高中化学第三章金属及其化合物第二节几种重要的金属化合物第3课时铁的重要化合物学案新人教版

第三课时铁的重要化合物[课标要求]1．了解铁的氧化物的性质及应用。2．了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质；了解铜的化合物的性质及用途。3．掌握Fe2＋、Fe3＋间的相互转化以及Fe3＋、Fe2＋的检验方法。1．铁的存在地壳中元素的含量居于前四位的是氧、硅、铝、铁；铁元素在化合物中的主要化合价为＋2、＋3。2．铁的氧化物(1)物理性质名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名—铁红磁性氧化铁铁的化合价＋2＋3＋2，＋3颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性都不溶于水1．“五颜六色”的铁(1)溶液：Fe3＋(棕黄色)；Fe2＋(浅绿色)；Fe(SCN)3(红色)。(2)固体：Fe2O3(红棕色)；FeO和Fe3O4(黑色)；Fe(OH)2(白色)；Fe(OH)3(红褐色)。2．Fe3＋、Fe2＋的检验方法(1)Fe3＋：方法一，滴加KSCN溶液，溶液变红色；方法二，滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀。(2)Fe2＋：方法一，先滴加KSCN溶液无现象，再滴加氯水，溶液变红色；方法二，滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，然后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。铁的氧化物(2)化学性质①FeO不稳定，在空气中受热易被氧化成Fe3O4。②FeO和Fe2O3属于碱性氧化物，与盐酸反应的离子方程式分别为FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。③四氧化三铁(Fe3O4)的化学式可写成FeO·Fe2O3，Fe3O4溶于盐酸的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。[特别提醒]工业炼铁的反应原理：Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2。1．下列说法正确的是()A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3C．铁锈的主要成分是Fe2O3D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物解析：选C赤铁矿、铁锈的主要成分是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。2．用足量的CO还原32.0g某种氧化物，将生成的气体通入足量的澄清石灰水中，得到60g沉淀，则该氧化物是()A．FeOB．Fe2O3C．CuOD．Fe3O4解析：选B由生成CaCO360g可得反应掉CO为0.6mol，即32g金属氧化物中含氧原子为0.6mol，铁原子：32.0g－0.6mol×16g·mol－156g·mol－1＝0.4mol，N(Fe)∶N(O)＝0.4∶0.6＝2∶3，即氧化物为Fe2O3。铁的氢氧化物性质的比较名称氢氧化亚铁氢氧化铁化学式Fe(OH)2Fe(OH)3铁的氢氧化物颜色、状态白色固体红褐色固体水溶性都不溶于水与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O稳定性在空气中不稳定，易被氧化不稳定，受热易分解：2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O制备(离子方程式)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓转化方程式4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3[特别提醒]Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的特殊现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。1．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()A．①②B．①③C．②③D．①②③解析：选B因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，③中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。2．按如图所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B管中的现象。(注：操作过程中不考虑稀H2SO4与NaOH溶液的作用)(1)操作Ⅰ：先夹紧止水夹a，使A管开始反应，实验中B管观察到的现象是__________________________________。B管发生反应的化学方程式是_____________。(2)操作Ⅱ：打开止水夹a，使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中在B管观察到的现象是______________。B管中发生反应的离子方程式是__________________________________________。解析：(1)当夹紧止水夹a时，A管便成了一个封闭体系，产生的H2使A管内压强增大，将生成的FeSO4溶液压入B管中，从而与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2，而NaOH溶液中溶解的O2可将Fe(OH)2迅速氧化，最后转变成Fe(OH)3，所以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。(2)当进行操作Ⅱ时，产生的H2首先通过导气管通入到B管中的NaOH溶液中，将其中溶解的O2赶走，再夹紧止水夹a时，FeSO4溶液压入B管中，此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。答案：(1)先出现白色絮状沉淀，然后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(2)打开止水夹a时，溶液中的导气管口有气泡冒出；夹紧止水夹a后，出现白色沉淀，短时间内沉淀不变色Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓[方法技巧]制备Fe(OH)2的注意事项(1)Fe2＋必须是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋。(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液。(3)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。1．铁元素有三种价态：0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”。写出部分标号反应的离子方程式：①Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；③2Fe3＋＋3Zn===2Fe＋3Zn2＋。铁盐和亚铁盐铜盐[特别提醒]铁的不同价态之间的转化，要通过氧化还原反应来实现，氧化剂或还原剂的强弱不同，则转化产物可能不同。2．Fe3＋的检验3．Fe2＋的检验4．铜盐(1)物理性质硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐可溶于水；铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其难溶于水。(2)化学性质①铜的化学性质不活泼，使用铜器皿比较安全。②铜盐属于重金属盐，都有毒，原因是铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性而失去生理活性。(3)铜及其化合物的颜色①Cu：紫红色②CuO：黑色③Cu(OH)2：蓝色④CuSO4：白色⑤CuSO4·5H2O：蓝色取少量FeCl3溶液于试管中，进行下列操作，观察实验现象。[问题思考]1．为什么在配制FeCl2溶液时，通常加入铁粉？提示：防止溶液中的Fe2＋被氧化成Fe3＋，即将溶液中可能存在的Fe3＋再还原成Fe2＋。2．如何除去FeCl3溶液中的Fe2＋？提示：向溶液中通入适量Cl2，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。3．FeCl3溶液为什么能用于从废旧印刷电路板(主要含铜)中回收铜？提示：FeCl3能与印刷电路板中的铜反应：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，再用Fe置换出铜：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。铁及其化合物的相互转化(1)Fe只有还原性，可以被氧化成Fe2＋或Fe3＋。①Fe――――→－2e－弱氧化剂Fe2＋Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2盐酸或稀硫酸Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋CuFe＋2Fe3＋===3Fe2＋②Fe―→Fe3O43Fe＋2O2=====点燃Fe3O43Fe＋4H2=====△Fe3O4＋4H2③Fe――――→－3e－强氧化剂Fe3＋2Fe＋3X2=====点燃2FeX3(X代表F、Cl、Br)(2)Fe2＋既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe。转化Fe2＋―→Fe3＋Fe2＋―→Fe试剂强氧化剂：Cl2、Br2、HNO3、HClO等还原剂：C、Al、Zn、CO等实例2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋，FeO＋CO=====高温Fe＋CO2(3)Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe或Fe2＋。转化Fe3＋―→FeFe3＋―→Fe2＋试剂强还原剂：C、Zn、CO等还原剂：Fe、Cu等实例Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO22Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋1．欲证明某溶液中含有Fe2＋不含Fe3＋，进行如下实验操作时最佳顺序为()①加入少量氯水②加入少量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③解析：选CFe3＋与KSCN溶液反应变红色，Fe2＋与KSCN溶液不反应，但加入氧化剂后Fe2＋被氧化成Fe3＋，遇KSCN变红色。所以，应先加入KSCN溶液，如果溶液不变色，再加入氯水，溶液变成红色，则可证明溶液中含有Fe2＋不含Fe3＋。2．向盐酸中加入铁粉，待铁粉全部溶解后，再加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫红色褪去的原因是()A．Fe有还原性B．FeCl2中Fe2＋具有还原性C．KMnO4具有还原性D．盐酸有还原性解析：选B溶液褪色是因为Fe2＋具有还原性，KMnO4具有氧化性，KMnO4被Fe2＋还原生成无色的Mn2＋。3．将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内，根据下述不同情况，填写金属或金属离子。(1)充分反应后，如果Fe有剩余，则容器内不可能有______。(2)充分反应后，如果容器内还有大量Fe3＋，则还含有________，一定没有________。(3)充分反应后，如果容器内有较多Cu2＋和相当量的Cu，则容器内不可能有________。解析：根据Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，若Fe有剩余，则容器中只能有Fe2＋，不可能有Fe3＋、Cu2＋；如果容器内还有大量Fe3＋，则还含有Cu2＋和Fe2＋，一定没有Fe和Cu；如果容器内有较多Cu2＋和相当量的Cu，则容器内不可能有Fe3＋和Fe。答案：(1)Fe3＋、Cu2＋(2)Cu2＋、Fe2＋Fe、Cu(3)Fe3＋、Fe[三级训练·节节过关]1．下列关于铁的叙述正确的是()①铁能被磁铁吸引，但纯铁易锈蚀②人体的血红蛋白中含有铁元素③不能通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧A．①③B．②④C．②③D．①④解析：选B①中纯铁不易被锈蚀，③中可以通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3,2FeCl3＋Fe===3FeCl2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。2．将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧所得的产物为()A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe(OH)3解析：选B因Fe(OH)2极易被空气中氧气氧化，当露置于空气中时，Fe(OH)2首先转化为Fe(OH)3，然后Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3。3．向某晶体的水溶液中加入含有Fe2＋的溶液后，无明显变化，当滴入几滴新制的氯水后，溶液显红色，由此得出的下列结论，错误的是()A．该晶体中一定含有SCN－B．Fe3＋的氧化性比Cl2的氧化性强C．Fe2＋被Cl2氧化为Fe3＋D．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质解析：选BFe2＋与氯水中的Cl2发生如下反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，氧化性：Cl2Fe3＋。因SCN－与Fe3＋反应生成红色物质，故原溶液中一定含有SCN－。4．用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是()A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋B．若有固体存在，则